美國(guó)宇航局（NASA）的科學(xué)家公布了一項(xiàng)革命性技術(shù)，用于同時(shí)研究數(shù)百顆恒星和星系，這是一項(xiàng)最初為NASA詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡創(chuàng)造的新能力。這項(xiàng)技術(shù)被稱為下一代微快門陣列(NGMSA)，將于10月27日在遠(yuǎn)紫外羅蘭圓成像和光譜望遠(yuǎn)鏡(Fortis)任務(wù)中首次飛行。

該陣列包括8125個(gè)微小的百葉窗，每個(gè)百葉窗寬度約為人類頭發(fā)的寬度，這些百葉窗可以根據(jù)需要打開和關(guān)閉，以聚焦于特定的天體。

在約翰霍普金斯大學(xué)教授Stephan McCandliss的帶領(lǐng)下，光譜望遠(yuǎn)鏡將從新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)搭乘黑色Brant IX探空火箭發(fā)射，以研究恒星形成星系Messier 33（M33）。M33位于距地球約300萬光年的三角星座，是包括我們銀河系和仙女座在內(nèi)本星系群的第三大成員。馬里蘭州格林貝爾特美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心的科學(xué)家馬特·溫室說：富通公司也需要我們的新微快門技術(shù)用于科學(xué)研究，從測(cè)試平臺(tái)中受益，以推進(jìn)這種設(shè)計(jì)在太空中的使用，這是一個(gè)巨大的協(xié)同效應(yīng)。

美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的科學(xué)家馬特·溫室和同事Goddard技術(shù)專家Mary Li，在NASA戰(zhàn)略天體物理技術(shù)(SAT)項(xiàng)目的支持下，正在推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。探空火箭任務(wù)預(yù)計(jì)將解決與操作這項(xiàng)新技術(shù)相關(guān)的廣泛風(fēng)險(xiǎn)，它還將有助于為未來天體物理任務(wù)所需的更大陣列奠定基礎(chǔ)。M33是一個(gè)螺旋盤狀星系，散布著大量熱恒星團(tuán)，這些恒星是在過去幾百萬年內(nèi)從由冷氣體和塵埃組成的坍塌天生云中出現(xiàn)。為了研究這些在紫外光波長(zhǎng)下發(fā)射大量光的明亮星團(tuán)，望遠(yuǎn)鏡將首先用成像儀定位最明亮的星團(tuán)。

并且一個(gè)動(dòng)態(tài)定位算法將關(guān)閉所有微小的快門，除了那些與明亮目標(biāo)一致的快門。這將能讓光流向光譜儀，在那里它將被分解成分量波長(zhǎng)，以揭示關(guān)于簇及其周圍材料物理?xiàng)l件的細(xì)節(jié)。微快門技術(shù)使科學(xué)家能夠一次產(chǎn)生多個(gè)光譜，這一能力提高了探空火箭任務(wù)(僅提供6分鐘的觀測(cè)時(shí)間)和大型天基天文臺(tái)(可能需要長(zhǎng)達(dá)一周的時(shí)間來觀察遙遠(yuǎn)微弱物體，并收集足夠的光線以獲得良好光譜)的生產(chǎn)效率。在寶貴的觀察時(shí)間下，一次從多個(gè)物體收集光線的能力是至高無上的。

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃于2021年發(fā)射，將攜帶NASA第一代微快門技術(shù)：四個(gè)365x172的微快門陣列，總共25萬個(gè)快門，將能使韋伯太空望遠(yuǎn)鏡同時(shí)獲得數(shù)百個(gè)物體的光譜。下一代陣列與韋伯太空望遠(yuǎn)鏡上的飛行陣列區(qū)別在于快門的打開和關(guān)閉方式。韋伯的陣列使用一塊大磁鐵掃過百葉窗來激活它們。然而，與所有機(jī)械部件一樣，磁鐵占用空間并增加重量。此外，磁激活陣列不能容易地放大尺寸。因此，這種較舊的技術(shù)在支持未來比韋伯更大的太空望遠(yuǎn)鏡方面處于劣勢(shì)。

為了適應(yīng)未來的任務(wù)，戈達(dá)德微快門開發(fā)團(tuán)隊(duì)取消了磁鐵，飛行128×64陣列的百葉窗將通過靜電相互作用在富通上打開和關(guān)閉。通過對(duì)放置在微百葉窗前面的電極施加交流電壓，百葉窗就會(huì)打開，為了鎖住所需的百葉窗，在背面的電極上施加直流電壓。如果沒有磁鐵，下一代的尺寸將會(huì)大幅增加，而這正是該團(tuán)隊(duì)試圖實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。特別是，Greenhouse和Li正在使用先進(jìn)的制造技術(shù)來創(chuàng)建一個(gè)更大，840×420的陣列，配備352800個(gè)微百葉窗，極大地增加了儀器的視野。

其他科學(xué)也會(huì)受益

下一代天體物理學(xué)任務(wù)并不是無磁陣列的唯一潛在受益者，例如太陽物理學(xué)家莎拉·瓊斯正在考慮在探空火箭任務(wù)中采用強(qiáng)子型陣列，這項(xiàng)任務(wù)被稱為“極光微爆降水損失”，簡(jiǎn)稱LAMP。LAMP將首次直接測(cè)量在脈動(dòng)極光中發(fā)生的微爆，彩色光顯示在地球上空100km的磁極周圍形成一個(gè)環(huán)形。這項(xiàng)技術(shù)還可以極大地幫助科學(xué)家更好地了解太陽對(duì)地球的影響，通過一次打開一個(gè)快門，可以測(cè)量地球上層大氣中的粒子速度，并確定上層大氣的風(fēng)吹向哪個(gè)方向?？茖W(xué)家們對(duì)獲得這些測(cè)量數(shù)據(jù)很感興趣，因?yàn)檫@些風(fēng)會(huì)對(duì)低地球軌道衛(wèi)星產(chǎn)生大氣阻力

博科園｜研究/來自：美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心

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